银发科技时代(三)

编者按:未来老年人怎么生活?特别是老龄化社会的到来,人们如何利用高科技手段提高老年人的生活质量?本刊今年特别邀请科技部服务机器人项目的总负责单位撰稿,将连续6期分别对助老服务机器人需求分析及生活服务、保健康复、休闲娱乐、监控管理及清洁卫生等几个方面进行报道。本期的主要介绍的是在服务机器人辅助下的新型老年人保健康复。     

无按钮一指玩转 探寻触控音箱奥秘

在编辑部里,小月姐姐无意中瞅见阿贵将手指轻轻一晃．音箱就“神奇”地唱起歌来,好奇心顿时发作,扯住阿贵问了一堆问题：这究竟是怎么做的？为什么用手指就可以代替以前的按钮操作？背后有什么奥秘？还有什么同类的音箱？阿贵很忙,于是就挥挥手：天一．你写个文章告诉她吧……     

基于投影和小波分析的手指指节折痕识别算法

鉴于人体的手指指节折痕具有稳定性且因人而异的特点,该文提出一种基于投影和小波分析的手指指节折痕识别的新算法。对手指图像进行定位,经分割、归一化后得到了用于身份鉴别的手指子图。将手指子图向水平轴投影,得到含有折痕信息的一维信号,利用小波的多分辨率特点提取折痕信息进而形成代表折痕的特征矢量。在手指图像数据库中,利用最近邻分类器进行了算法验证,等错误率约为1.5%,实验结果表明了算法的有效性。     

基于人体手指静脉特征提取算法的研究

根据人体手指静脉图像的特点,提出了一种基于降维思想的手指静脉特征提取方法,即搜索二维灰度图像中的静脉在一维灰度曲线上形成的谷形区域来实现静脉特征的提取.为了对手指静脉特征的充分提取,在进行特征提取前,采用了高频强调滤波对图像进行增强处理.实验结果表明,该方法思想独特,简单易行,对手指静脉的特征提取达到满意的效果.     

手功能康复机器人的鲁棒控制研究

以手功能康复机器人为研究对象,对被控对象建立数学模型,推导鲁棒控制器,基于simMechanics建立仿真模型,实现手功能康复机器人的鲁棒控制系统。考虑到手功能康复机器人是帮助偏瘫患者进行康复训练并最大限度地诱发患肢的主动作用,控制器中加入偏瘫患者的主动作用函数。控制系统在MATLAB／Simulink的环境下仿真,结果表明所设计的鲁棒控制器能适应不同程度的偏瘫患者,具有较佳的动态特性和很强的鲁棒性能。     

Finger Braille teaching system-teaching of prosody of finger Braille

Finger Braille is one of tactual communication media of deaf-blind people. Deaf-blind people who are skilled in Finger Braille can catch up with speech conversation, because of prosody of Finger Braille. Features of prosody are： （1） characters at the end of clauses are dotted long; （2） characters of voiced sounds and double consonants are dotted shortly. In this paper, we designed three teaching patterns which taught prosody of Finger Braille （dot conditions about duration of dotting）. Teaching pattern 1 indicated a dot pattern with colored solid background. Teaching pattern 2 indicated a dot pattern with colored empty background. Teaching pattern 3 indicated a dot pattern with colored arrow （long or short）. Every teaching pattern includes 6 colors （red, orange, yellow, green, blue and purple）. In the questionnaire, the yellow pattern of teaching pattern 3 was selected as the most visible pattern. In the evaluation experiment, the yellow pattern of teaching pattern 3, the red and purple patterns of teaching pattern 1 （the least visible pattern） and the existing patterns without teaching of dot conditions are compared. As a result, every subject could dot long at the end of clauses and could dot shortly at the voiced sounds and double consonants. The answers of questionnaire indicated that the yellow pattern of teaching pattern 3 was also the most visible and easiest teaching pattern.     

基于离散余弦变换的手指指节折痕识别

提出了一种新的基于手指指节折痕的生物特征识别方法.针对指节折痕的分布特点,首先对CCD获取的手指图像进行预处理,并在手指的内侧截取一个长方形区域,用来提取折痕特征的感兴趣区域(ROI),该区域包含了手指的第一指节和第二指节的全部折痕线;其次.对ROI图像进行离散余弦变换,然后运用具有带通性质的滤波器去选择那些能很好表征手指折痕信息的余弦变换系数,以形成折痕特征矢量.该算法对光照变化不敏感.最后,在一个手指图像数据库上,利用基于欧氏距离的最近邻分类器进行了算法验证,等错误率(EER)约为0.71%,实验结果验证了该算法的有效性.     

基于视动追踪技术构建偏侧空间忽略康复系统

偏侧空间忽略是脑卒中常见的一种注意障碍型并发症,临床实践中广泛使用的观察量表和纸笔评估存在缺乏精确度和高假阴性结果等问题。基于视动追踪技术构建了用于偏侧空间忽略评估和协同康复系统,并通过健康志愿者与脑损伤偏侧空间忽略患者验证了所构建系统的性能。健康志愿者和患者对游戏目标坐标的控制范围没有显著性差异(t=1.448,p>0.05)：单纯眼动模式下,患者注视点在纵向分布上的离散程度显著性高于健康受试者(t=-7.70,p<0.001);手-眼-脑协同模式下,健康受试者的欧式距离在实验中显著性小于患者(p<0.001),所有受试者的欧氏距离都随实验次数的增加而显著增大(p<0.05)。在连续7天的单纯眼动模式中,患者的欧式距离在后3天显著减小(p<0.05),且在随后的手-眼-脑协同模式下仍保持改善效果（欧式距离未反弹）。综上,基于视动追踪技术的偏侧空间忽略康复系统实现了对偏侧空间忽略患者动态评估的数据可视化,通过实时监督患者的注意力提高了患者的依从性。     

基于光波导的传感驱动一体化软体康复手

针对刚性手功能康复外骨骼机器人适应性差,存在安全隐患问题,该文设计了基于光波导的传感驱动一体化软体康复手控制系统,用于辅助患者手部的康复。通过顺应性融入自制柔性光纤传感器使手指弯曲角度和气腔内压力的反馈信号更加精准。其次,采用一体化多腔室手指的设计方法,使不同手指不同关节弯曲,其结构简单、易于控制,具有良好的被动柔性。然后,结合柔性光纤传感器对软体康复手进行闭环反馈控制,使手部动作更加灵活。最后,实验结果验证了基于光波导的软体手部康复机器人控制系统整体结构小型化,且柔顺性高,患者穿戴更方便。     

BOPPPS教学法在“中国传统康复”标准化教学中的应用

目的：探讨BOPPPS教学法在“中国传统康复”中的应用效果。方法：选取郑州工业应用技术学院2020级康复治疗学专业学生为研究对象,其中,1-2班为对照组,3-4班为实验组,对照组采用传统教学模式进行授课,实验组采用BOPPPS教学模式,对比两组研究对象的问卷调查结果,评估两种教学模式的教学效果。结果：实验组学生对教学模式的有效主动参与学习、达到学习效果指标均显著高于对照组。结论：中国传统康复课程采用BOPPPS模式进行教学,能够增强学习效果,提高学生中国传统康复课程的学习成绩。